DE4434666A1

DE4434666A1 - sensor

Info

Publication number: DE4434666A1
Application number: DE4434666A
Authority: DE
Inventors: Mark L Wilson
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1995-04-13
Also published as: DE69432150T2; EP0721595A1; JP3622969B2; WO1995009370A3; WO1995009370A2; US5396510A; JPH09503583A; DE69432150D1; EP0721595B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor und insbesondere auf Sensoren, die gepulste, abgestrahlte Signale von einem Objekt empfangen, um dessen Entfernung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung zu messen.The present invention relates to a sensor and especially on sensors that are pulsed, radiated Receive signals from an object at its distance, Measure speed or acceleration.

In diesem Zusammenhang sind Radar- und Ultraschall sensoren als Abstandssensoren bekannt, die ein entsprechendes Signal zu einem Objekt richten, dessen Entfernung zu messen ist. Das von dem Objekt zurück reflektierte Signal wird erfaßt und aus der zwischen Aussendung des Signales und Ankunft des Signales verstrichenen Laufzeit wird die Entfernung bestimmt.In this context are radar and ultrasound sensors known as distance sensors that a direct the appropriate signal to an object whose Distance is to be measured. That back from the object reflected signal is detected and from the between Transmission of the signal and arrival of the signal elapsed time, the distance is determined.

Bei diesem bekannten Verfahren besteht jedoch die Gefahr, daß der Schall bzw. das Radarsignal an Objekten reflektiert wird, die nicht das Meßobjekt darstellen, wodurch sich ein fehlerhaftes Signal ergibt. Ferner kann die Form und der Aufbau des Objektes einen vollständigen Verlust des Signales hervorrufen, so daß keine Messung durchgeführt werden kann.With this known method, however, there is a risk that that the sound or the radar signal on objects is reflected, which do not represent the measurement object, which results in an incorrect signal. Furthermore, the shape and structure of the object complete Cause loss of signal, so no measurement can be carried out.

Aus diesem Grund sind auf der Aussendung von Licht basierende Sensoren entwickelt worden. Eine bekannte Art eines solchen Sensors ist ein Laser-Geschwindigkeits detektor, wie er z. B. durch die Polizei zur Feststellung der Geschwindigkeit von Fahrzeugen verwendet wird. Diese Laser-Geschwindigkeitsdetektoren arbeiten im wesentlichen auch auf einer Laufzeitmessung, wobei zwei solche Messungen verwendet werden, um die Geschwindigkeit festzustellen. For this reason, we are emitting light based sensors have been developed. A well-known kind of such a sensor is a laser speed detector as he z. B. by the police to determine the speed of vehicles is used. These Laser speed detectors work essentially also on a transit time measurement, two such Measurements are used to measure the speed ascertain.

Während diese Art von Detektor eine Verbesserung gegenüber den zuvor beschriebenen Detektoren darstellt, verbleiben immer noch Probleme. Beispielsweise ist es schwierig, die Laufzeit des Lasersignales zu dem Objekt auf Grund der Geschwindigkeit des Lasersignales bei kleinen Objektentfernungen zu bestimmen.While this type of detector is an improvement compared to the detectors described above, problems still remain. For example it is difficult, the transit time of the laser signal to the object due to the speed of the laser signal to determine small object distances.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor anzugeben, der bei einem einfachen und somit kosten günstigen Aufbau eine sehr genaue Bestimmung der Entfernung, der Geschwindigkeit bzw. der Beschleunigung eines Objektes gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sensors sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.The object of the present invention is a sensor specify that at a simple and therefore cost favorable construction a very precise determination of the Distance, speed or acceleration of an object allowed. The solution to this task succeeds according to the characteristic features of the Claim 1. Further advantageous embodiments of the sensor according to the invention are dependent Removable claims.

Der Sensor umfaßt einen Laser, dessen kohärenter Strahl durch eine Linse gebündelt wird. Der Laserstrahl wird durch einen Oszillator moduliert, wobei dies vorzugsweise mit einer Frequenz von 10 bis 200 MHz geschieht.The sensor includes a laser whose coherent beam is bundled by a lens. The laser beam is modulated by an oscillator, preferably this happens with a frequency of 10 to 200 MHz.

Das von dem Objekt reflektierte Licht wird durch eine zweite Linse gesammelt und auf einem Empfänger fokussiert, der ein erstes Ausgangssignal erzeugt. Das erste Ausgangssignal wird in gleicher Weise wie das Oszillatorsignal durch einen Bearbeitungsschaltkreis bearbeitet, der identische Streckenlängen für beide Signale aufweist, um Fortpflanzungsverzögerungen zu eliminieren. Das bearbeitete erste Ausgangssignal und das bearbeitete Oszillatorsignal werden sodann einem Phasenvergleicher zugeführt, um die Phasendifferenz zwischen beiden Signalen festzustellen. Die Phasendifferenz ist der Entfernung zu dem Objekt proportional. Durch genaue Messung der Phasendifferenz kann die Entfernung zu dem Objekt berechnet werden. The light reflected by the object is replaced by a second lens collected and on a receiver focused, which generates a first output signal. The first output signal is in the same way as that Oscillator signal through a processing circuit processed, the identical track lengths for both Has signals to reproduce delays too eliminate. The processed first output signal and that processed oscillator signal are then one Phase comparator fed to the phase difference between the two signals. The Phase difference is the distance to the object proportional. By precise measurement of the phase difference the distance to the object can be calculated.

Ebenso kann die Geschwindigkeit eines Objektes oder die Beschleunigung des Objektes berechnet werden. Zu diesem Zweck wird ein zweites Lasersignal zu dem Objekt mit einer bekannten Verzögerung gegenüber dem ersten Signal ausgesendet und die Entfernung des Objektes wird erneut berechnet. Der Entfernungsunterschied bei bekannter Zeitverzögerung ergibt die Geschwindigkeit. Um die Beschleunigung festzustellen, wird die Differenz zwischen zwei Geschwindigkeiten bei einer bekannten Zeitver zögerung festgestellt.Likewise, the speed of an object or the Acceleration of the object can be calculated. To this Purpose is using a second laser signal to the object a known delay from the first signal is sent out and the distance of the object is repeated calculated. The distance difference in known Time delay gives the speed. To the Determining acceleration will be the difference between two speeds at a known time ver hesitation noted.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensors näher beschrieben. Es zeigen:Based on the figures of the accompanying drawings following an embodiment of the invention Sensor described in more detail. Show it:

Fig. 1 ein elektrisches Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Sensors; Fig. 1 is an electrical block diagram of the sensor of the invention;

Fig. 2 ein Zeittaktdiagramm zur Veranschaulichung des Zustandes verschiedener Signale des Sensors; Fig. 2 is a timing chart for illustrating the state of various signals of the sensor;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Laser- Sensoreinheit; und Fig. 3 is a plan view of a laser sensor unit; and

Fig. 4 ein schematisches Diagramm der Avalanche- Photodiodenschleife, wie sie für die automatische Verstärkungsregelung benutzt wird. Fig. 4 is a schematic diagram of the avalanche photodiode loop as used for the automatic gain control.

Gemäß Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Lasersensors 100 dargestellt. Der Lasersensor umfaßt einen Oszillator 105, einen Laser 108, einen Empfänger 120, einen Signalverarbeitungsschaltkreis 122, einen Phasenkomparator 135 und einen Mikroprozessor 145.According to Fig. 1 is a block diagram of the laser sensor 100 according to the invention. The laser sensor includes an oscillator 105 , a laser 108 , a receiver 120 , a signal processing circuit 122 , a phase comparator 135 and a microprocessor 145 .

Im Betrieb erzeugt der Oszillator 105, der einen Kristall-Taktgeber umfassen kann, ein periodisches Signal, wie beispielsweise eine Rechteckwelle oder eine Sinuswelle. Der Oszillator ist mit dem Laser 108 verbunden, um das Lasersignal zu modulieren. Der Oszillator ist ferner mit dem Signalverarbeitungs schaltkreis 122 verbunden.In operation, oscillator 105 , which may include a crystal clock, generates a periodic signal such as a square wave or a sine wave. The oscillator is connected to laser 108 to modulate the laser signal. The oscillator is also connected to the signal processing circuit 122 .

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Laser aus einem Lasertreiber 110 und einer Laserdiode 115. Diese Teile werden gewählt wegen ihrer niedrigen Kosten und leichten Verfügbarkeit. Der Laser erzeugt ein Lasersignal 117, das durch eine Linse 316 gebündelt werden kann, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.In a preferred embodiment, the laser consists of a laser driver 110 and a laser diode 115 . These parts are chosen for their low cost and easy availability. The laser generates a laser signal 117 , which can be focused by a lens 316 , as shown in FIG. 3.

Nachdem das Lasersignal an einem Objekt 10 reflektiert worden ist, wird ein reflektiertes Lasersignal 118 durch den Empfänger 120 erfaßt. Im vorliegenden Fall wurde eine Avalanche-Photodiode (APD) als Empfänger ausgewählt. Die APD wandelt das optische Signal in ein elektrisches Signal um. Diese Art von Diode wurde ausgewählt, weil sie eine automatische Verstärkungsregelung (AGC) ermöglicht, um eine unterschiedliche Reflexion, Form und Farbe des angemessenen Objektes zu berücksichtigen. Eine herkömmliche AGC-Elektronik kann leicht Anpassungen an Veränderungen in der Amplitude vornehmen; hält aber nicht die Unversehrtheit der Phase des Signales aufrecht. Wenn somit beispielsweise die Farbe sich verändert, so interpretiert der Sensor dies fälschlicherweise als eine Bewegung, obgleich sich das Objekt nicht relativ zu dem Sensor bewegt hat. Die APD gestattet dem erfaßten optischen Signal eine variable Verstärkung über einen dynamischen 30dB-Bereich und sie bewerkstelligt dies ohne Änderungen der Phase des Signales. Das verstärkte Signal von dem Objekt wird durch den Schaltkreis abgetastet und verwendet, um eine Rückführung vorzugeben, die die Vorspannung einstellt, die der APD zugeführt wird. Dies gestattet seinerseits dem optischen Signal die Behandlung mit einer Verstärkung, die von 1 bis über 1000 (und somit über den 30dB-Bereich) verläuft. Diese Vorspannungs steuerung in einer geschlossenen Schleife eliminiert ebenfalls Probleme der Temperaturdrift, die gewöhnlicherweise optischen APD-Empfängern zugeordnet sind. Es wurde gefunden, daß durch Überwachung der der APD zugeführten Vorspannung eine sehr geringe Verstärkungs/Phasenbeziehung kompensiert werden kann. Diese schwache Beziehung kommt von der Veränderung der Kapazität der APD, da die Breite des Verarmungsbereiches mit erhöhter Vorspannung vergrößert wird. Der schwache Vorspannungsfehler und die Temperaturfehler wurden korrigiert unter Verwendung einer mehrdimensionalen Aufsuchtabelle in einem Computerspeicher.After the laser signal has been reflected on an object 10 , a reflected laser signal 118 is detected by the receiver 120 . In the present case, an avalanche photodiode (APD) was selected as the receiver. The APD converts the optical signal into an electrical signal. This type of diode was chosen because it enables automatic gain control (AGC) to take into account the different reflection, shape and color of the appropriate object. Conventional AGC electronics can easily adapt to changes in amplitude; but does not maintain the integrity of the phase of the signal. Thus, for example, if the color changes, the sensor incorrectly interprets this as a movement, although the object has not moved relative to the sensor. The APD allows the detected optical signal to be variably amplified over a dynamic 30dB range and does so without changing the phase of the signal. The amplified signal from the object is sampled by the circuit and used to provide a feedback that adjusts the bias voltage that is applied to the APD. This in turn allows the optical signal to be treated with an amplification that ranges from 1 to over 1000 (and thus over the 30dB range). This closed-loop bias control also eliminates temperature drift problems commonly associated with optical APD receivers. It has been found that by monitoring the bias voltage applied to the APD, a very small gain / phase relationship can be compensated. This weak relationship comes from the change in the capacity of the APD, since the width of the depletion area is increased with increased preload. The weak bias error and temperature errors were corrected using a multidimensional lookup table in computer memory.

Um ein Objekt mit einer Auflösung von 1 mm zu vermessen, muß ungefähr eine Zeitdifferenz von 7 psec gemessen werden. Dies ist eine schwierige Aufgabe auch bei einer teuren Hochgeschwindigkeitselektronik. Das reflektierte Lasersignal besitzt jedoch die gleiche Frequenz aber eine unterschiedliche Phase gegenüber dem ursprünglichen Oszillatorsignal. Die vorliegende Erfindung stellt die Entfernung zu dem Objekt durch Messung der Phasen differenz zwischen dem reflektierten Lasersignal und dem Oszillatorsignal fest, wobei relativ billige und leicht verfügbare Teile verwendet werden. Der Ausgang des Empfängers 120 ist mit dem Signalverarbeitungsschaltkreis 122 verbunden, der erste und zweite Signalstrecken 123A,B entsprechend aufweist. Die zwei getrennten Strecken werden verwendet, um individuell das reflektierte Lasersignal und das Oszillatorsignal zu bearbeiten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält jede Strecke des Signalverarbeitungsschaltkreises einen Verstärker 125A,B und einen Vergleicher 130A,B für die Umwandlung des analogen Detektorsignales in ein Digitalsignal. Normalerweise könnte das Oszillatorsignal ohne jegliche Verarbeitung verwendet werden. Der Schaltkreis ist jedoch so aufgebaut, daß sowohl das reflektierte Lasersignal, als auch das Oszillatorsignal genau die gleiche Wegstrecke durchwandern müssen, so daß Fehler in dem letztlichen Ausgangssignal auf Grund von Unterschieden in der Signalfortpflanzung eliminiert werden.In order to measure an object with a resolution of 1 mm, a time difference of approximately 7 psec must be measured. This is a difficult task even with expensive high-speed electronics. However, the reflected laser signal has the same frequency but a different phase compared to the original oscillator signal. The present invention determines the distance to the object by measuring the phase difference between the reflected laser signal and the oscillator signal using relatively cheap and readily available parts. The output of the receiver 120 is connected to the signal processing circuit 122 , which has first and second signal paths 123 A, B accordingly. The two separate sections are used to individually process the reflected laser signal and the oscillator signal. In a preferred embodiment, each path of the signal processing circuit includes an amplifier 125 A, B and a comparator 130 A, B for converting the analog detector signal into a digital signal. Normally the oscillator signal could be used without any processing. However, the circuit is constructed so that both the reflected laser signal and the oscillator signal must travel exactly the same distance, so that errors in the final output signal due to differences in signal propagation are eliminated.

Die zwei Strecken 123A,B des Signalverarbeitungs schaltkreises sind mit einem Phasenvergleicher verbunden. Hier wird ein Exklusiv-ODER-Gatter (XOR) als Phasen vergleicher auf Grund der geringen Kosten und der leichten Verfügbarkeit verwendet, wobei ein Gatter vorzugsweise vom Hochgeschwindigkeits-Silicium-ECL-Typ verwendet wird. Das Ausgangssignal ist sodann ein in seiner Breie moduliertes Impulssignal (PWM). Fig. 2 zeigt als ein Beispiel den Vergleich des Oszillator signales (oben) mit dem reflektierten Lasersignal (Mitte) und das Ausgangssignal des XOR-Gatters.The two paths 123 A, B of the signal processing circuit are connected to a phase comparator. Here, an exclusive-OR (XOR) gate is used as a phase comparator due to the low cost and easy availability, and a gate of the high-speed silicon ECL type is preferably used. The output signal is then a pulse signal (PWM) modulated in its width. Fig. 2 shows as an example the comparison of the oscillator signal (top) with the reflected laser signal (center) and the output signal of the XOR gate.

Das PWM-Signal wird sodann über einen Verstärker 140 zu einem Tiefpaßfilter 143 weitergereicht, um das PWM-Signal in ein analoges Signal umzuwandeln, das mit einem Analog/Digital-Wandler 144 überwacht werden kann, bevor es durch einen Prozessor 145 verarbeitet wird, der ein Mikroprozessor sein kann. Das digitale PWM-Signal könnte direkt in den Mikroprozessor eingegeben werden, um die Kosten eines Analog/Digital-Wandlers einzusparen. Die Taktgeschwindigkeit des Mikroprozessors müßte jedoch höher als die Modulationsfrequenz des Lasers in diesem Falle sein.The PWM signal is then passed through an amplifier 140 to a low pass filter 143 to convert the PWM signal to an analog signal which can be monitored by an analog to digital converter 144 before being processed by a processor 145 which can be a microprocessor. The digital PWM signal could be input directly into the microprocessor to save the cost of an analog to digital converter. However, the clock speed of the microprocessor should be higher than the modulation frequency of the laser in this case.

Die Phasenverschiebung bzw. die Verzögerung ist direkt proportional der zweifachen Entfernung zu dem Objekt. Die Proportionalitätskonstante ist umgekehrt proportional zu der Lichtgeschwindigkeit. Somit ergibt sich die Zeitdifferenz wie folgt:The phase shift or delay is direct proportional to twice the distance to the object. The Proportionality constant is inversely proportional to the speed of light. This results in the Time difference as follows:

Δt = 2d/cΔt = 2d / c

und die Phasendifferenz ist wie folgt vorgegeben:and the phase difference is given as follows:

ΔΦ = 4 πd/cΔΦ = 4 πd / c

wobei d die zu messende Entfernung ist und c = 3×10⁸m/s ist. Δ bedeutet die zeitliche Differenz bzw. die Phasendifferenz und Φ ist der Phasenwinkel.where d is the distance to be measured and c = 3 × 10⁸m / s is. Δ means the time difference or Phase difference and Φ is the phase angle.

Um die Geschwindigkeit des Objektes zu berechnen, werden gewünschtenfalls Entfernungsmessungen in bekannten Zeitintervallen durchgeführt und gespeichert, wobei die Geschwindigkeit durch den Prozessor festgestellt wird, indem dieser die Entfernungsdifferenz durch das Zeitintervall dividiert. Alternativ könnte ein Differenzierglied verwendet werden, um diese Aufgabe durchzuführen.To calculate the speed of the object, be if desired, distance measurements in known Time intervals performed and saved, the Speed is determined by the processor by this the distance difference by the Time interval divided. Alternatively, one could Differentiators are used to accomplish this task perform.

Um die Beschleunigung des Objektes zu berechnen, wird gewünschtenfalls die Differenz zwischen zwei Geschwindigkeiten über ein bekanntes Zeitintervall durch den Prozessor berechnet. Erneut könnte hier ein Differenzierglied verwendet werden, um diese Aufgabe in gleicher Weise durchzuführen.To calculate the acceleration of the object, if desired, the difference between two Speeds over a known time interval calculated the processor. Again could be one Differentiators are used to accomplish this task perform the same way.

Gemäß Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors 100 dargestellt. Ein Gehäuse 300 stützt Platinen 305 und 310 und eine Fresnel-Linse 313 ab. Die Laserdiode 115 ist auf der Platine 305 angeordnet. Die Linse 316, welche vorzugsweise eine Gradienten-Indexlinse (GRIN) ist bündelt das die Laserdiode 115 verlassende Licht in ein Lasersignal 117, welches durch einen kohärenten Strahl vorgegeben ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Platine 310 eine Öffnung 311, durch die das Lasersignal verläuft.According to Fig. 3 is a side view of a preferred embodiment of the sensor 100 according to the invention. A housing 300 supports boards 305 and 310 and a Fresnel lens 313 . The laser diode 115 is arranged on the circuit board 305 . The lens 316 , which is preferably a gradient index lens (GRIN), bundles the light leaving the laser diode 115 into a laser signal 117 , which is predetermined by a coherent beam. In a preferred embodiment, circuit board 310 includes an opening 311 through which the laser signal passes.

Nach Reflexion durch das Objekt kann das Licht gestreut werden, wie dies durch die Signale 118A-E gezeigt ist. Die Signale werden auf der APD 120 durch eine Linse 313 fokussiert, die beispielsweise ein Fresnel-Linse sein kann. Die Linse 313 umfaßt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Fenster 314, durch welches das Lasersignal verläuft.After reflection by the object, the light can be scattered, as shown by signals 118 A-E. The signals are focused on the APD 120 by a lens 313 , which can be a Fresnel lens, for example. In a preferred embodiment, lens 313 includes a window 314 through which the laser signal passes.

Nachdem die Signale auf der APD fokussiert sind, erzeugt die APD ein elektrisches Signal in der zuvor beschriebenen Weise.After the signals are focused on the APD, generated the APD sent an electrical signal in the previous described way.

Gemäß Fig. 4 ist ein Beispiel eines Avalanche- Photodiodenschaltkreises dargestellt, der für die automatische Verstärkungsregelung verwendet wird. Der Schaltkreis umfaßt eine einstellbare Spannungsversorgung 405, einen Operationsverstärker 410, einen Vergleicher 415, eine Diode 420, einen Vergleicher 425, eine Diode 430, Kondensatoren 451-454, Widerstände 461-466 und 468-470 und veränderliche Widerstände 467 und 471. Dieser Schaltkreis ist an die APD 120 im Punkt B angeschlossen, wie dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.According to Fig. 4, an example of an avalanche photodiode is shown circuitry which is used for automatic gain control. The circuitry includes an adjustable voltage supply 405 , an operational amplifier 410 , a comparator 415 , a diode 420 , a comparator 425 , a diode 430 , capacitors 451-454 , resistors 461-466 and 468-470 and variable resistors 467 and 471 . This circuit is connected to the APD 120 at point B, as shown in FIGS. 3 and 4.

Im Betrieb hält der Schaltkreis eine konstante Spannung im Punkt A in Fig. 4 aufrecht, der dem Punkt A in Fig. 3 entspricht. Wenn die APD einen Abfall in dem reflektierten Licht feststellt, wie beispielsweise von einem schwarzen Objekt, so fällt der Signalpegel im Punkt A momentan ab, bis der Schaltkreis um den Vergleicher 425 den Vorspannungs-Einstelleingang der einstellbaren Spannungsversorgung 405 verändert, wodurch seinerseits die Spannung für die APD eingestellt wird, um erneut die Spannung im Punkt A konstant zu halten. Die Zeitkonstante für diese Veränderung wird durch den Widerstand 466 und den Kondensator 453 eingestellt.In operation, the circuit maintains a constant voltage at point A in FIG. 4, which corresponds to point A in FIG. 3. If the APD detects a drop in the reflected light, such as from a black object, the signal level at point A momentarily drops until the circuit around the comparator 425 changes the bias setting input of the adjustable power supply 405 , which in turn causes the voltage for the APD is adjusted to again keep the voltage at point A constant. The time constant for this change is set by resistor 466 and capacitor 453 .

Bevorzugte Schaltelemente zur Verwendung in dem Schaltkreis sind: Operationsverstärker 410-ITA-12318, Vergleicher 415-AD9618, Diode 420-IN5711, Vergleicher 425-LF444, Diode 430-IN4148, Kondensatoren 451-0.1F, 452-0.1F, 453-100pF, 454-1000 pF, Widerstände 461-50 Ω, 462-10 Ω, 463-1 KΩ, 464-50 Ω, 465-1 KΩ, 466-10 KΩ, 468- 100 KΩ, 469-1 MΩ, 470-10 KΩ und veränderliche Widerstände 467 auf 5 KΩ eingestellt und 471 auf 5 KΩ eingestellt.Preferred switching elements for use in the circuit are: operational amplifier 410 -ITA-12318, comparator 415 -AD9618, diode 420 -IN5711, comparator 425 -LF444, diode 430 -IN4148, capacitors 451 -0.1F, 452 -0.1F, 453 -100pF , 454 -1000 pF, resistors 461 -50 Ω, 462 Ω -10, -1 463 KΩ, 464 Ω -50, -1 465 KΩ, 466 KΩ -10, 468 to 100 KΩ, 469 milliohms -1 470 -10 KΩ and variable resistors 467 set to 5 KΩ and 471 set to 5 KΩ.

Claims

1. Sensor, characterized by an oscillator ( 105 ) for generating a first signal;
a laser ( 108 ) connected to the oscillator for generating a laser beam;
a receiver ( 120 ) for receiving a reflected laser beam from an object ( 10 ) and for generating a second signal;
a processing circuit ( 122 ) connected to the oscillator and the receiver for generating first and second processed signals, the processing circuit first and second processing sections ( 123 A, 123 B) with identical circuit elements ( 125 A, 130 A; 125 B, 130 B) and has identical path lengths for the first and second signals;
a phase comparator ( 135 ) connected to the processing circuit for forming a phase signal corresponding to a phase difference between the first and second processed signals; and
a processor ( 145 ) connected to the phase comparator for calculating an object distance based on the phase signal.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the laser comprises:
a laser driver ( 110 );
a laser diode ( 115 ) connected to the laser driver; and
a converging lens ( 316 ) in physical proximity to the laser diode.

3. Sensor according to claim 2, characterized in that the converging lens ( 316 ) is predetermined by a gradient index lens.

4. Sensor according to claim 1, characterized in that the receiver comprises an avalanche photodiode ( 120 ).

5. Sensor according to claim 4, characterized in that the processing circuit comprises:
first and second amplifiers ( 125 A, 125 B) connected to the avalanche photodiode ( 120 ) and the oscillator ( 105 ); and
first and second comparators ( 130 A, 130 B), which are connected to the first and second amplifiers accordingly.

6. Sensor according to claim 1, characterized in that the phase comparator comprises an exclusive OR gate ( 135 ) with first and second input connections which are connected to the first and second processing lines and with an output connection to which generates a pulse width modulated signal becomes.

7. The sensor of claim 6, further characterized by:
an amplifier ( 140 ) connected to the output terminal of the exclusive OR gate;
a low pass filter ( 143 ) connected to the amplifier and generating an analog signal; and
an analog to digital converter ( 144 ) disposed between the low pass filter and the processor.